單體比能量達到300wh/kg難以實現？
在補貼金額與能量密度直接掛鉤的倒逼(誘惑)作用之下，中國的動力電池技術正快速發展，甚至超出了電池企業的實際技術水平，但依然趕不上政策拔高能量密度的作用。
最新一批新能源汽車推薦目錄顯示，新版補貼政策正式實施以後，電池企業和主機廠基本上都已經完成了產品的換代升級，高續航里程車型和高能量密度動力電池集中爆發。
其中，在非快充純電動客車領域，電池系統能量密度超過135wh/kg即可獲得最高補貼系統1.1倍，而進入目錄的車型所搭載的磷酸鐵鋰電池系統能量密度都達到了140wh/kg以上，甚至出現了150wh/kg以上的產品。這表明在補貼的刺激之下，電池企業已經通過各種方法克服了磷酸鐵鋰電池能量密度的瓶頸。
同時在純電動乘用車領域，已有近10家電池企業配套的三元動力電池系統能量密度超過了160wh/kg，能夠獲得1.2倍的最高補貼，達到了當前國產動力電池量產應用的最高水平。
值得注意的是，儘管國產動力電池能量密度持續獲得突破，但離國家制定在2020年單體達到300wh/kg，系統超過220wh/kg的指標還存在較大差距。
從材料體系來看，單體比能量要達到300wh/kg，則磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈦酸鋰等技術路線都無法實現，只有高鎳三元或/NCA+硅碳負極有望實現，或者新型富鋰錳基正極材料以及固態電池。
然而，上述材料體系要想實現300wh/kg的目標都有一定的難度。尤其是富鋰錳基和固態電池，當前國內的電池企業都還處於實驗室研發階段，離產業化更是遙遙無期。唯獨高鎳三元搭配硅碳體系在當前率先取得了突破。
目前，寧德時代、力神電池和國軒高科三家電池企業已經開發出了300wh/kg的樣品，材料體系都是高鎳三元+硅碳負極，計劃於2020年實現量產。同時包括比亞迪、遨優電池、桑頓新能源、捷威動力等多家電池企業也積極研發300wh/kg的產品。
屆時，儘管補貼完全退坡，但國產動力電池的技術也能夠實現長續航電動車的產業化，與燃油車展開競爭。
下面就來看看本週鋰電行業都有哪些新技術和大事件吧。
01 動力電池充電安全預警取得新進展
在國家重點研發計劃“新能源汽車”專項“電動汽車基礎設施運行安全與互聯互通技術”項目的大力支持下，國電南瑞科技股份有限公司項目研究團隊提出了一種多時間尺度鋰離子動力電池充電安全隱患預警方法，建立了電動汽車與充電基礎設施、一體化監控平臺的交互響應機制，其關鍵技術的突破將大幅提升動力電池應用的安全性和可靠性。
項目開展了動力電池過充電條件下熱失控機理及不同應力作用下性能衰減機理研究，建立了較為完善的動力電池安全特徵參量表徵體系;綜合利用車輛實時和歷史運行數據，應用數據挖掘技術分析動力電池特徵參數與安全隱患的耦合特性，建立了一種動力電池系統安全運行的監測方法;藉助容量增量曲線特徵參數，建立了基於支持向量機的動力電池健康狀態診斷方法，實現了動力電池劣化模式的識別.
點評：從當前已知的多起新能源汽車起火事故來看，絕大多數事故都發生在車輛充電期間或者與充電有關，這表明動力電池充電安全隱患比電池質量安全本身的風險係數還要高，而動力電池採用大電流，大功率的充電方式，所產生的安全隱患更多，因此解決電池充電安全問題對於新能源汽車的發展具有重大作用和意義。
02 SiliconX新合金竟是下一代電池的缺失成分
據外媒報道，挪威能源技術研究所的科學家們現在聲稱用一種叫做SiliconX的新材料克服硅負極在使用過程中的膨脹破裂問題。研究人員將新材料描述為他們一直在尋找的“x因子”。
使用常規硅作為負極的問題在於，隨著電池充電，顆粒膨脹多達400％，然後在其放電時恢復正常，這導致它們破裂。挪威能源技術研究所的科學家表示，他們已經用一種新的硅合金克服了這個問題，這種硅合金將硅納米粒子和一種未命名的材料精心混合。科學家正在努力為該技術申請專利。
該團隊已在實驗室進行測試並表示，儘管新電池設計最初會影響容量，但其在整個充電週期內的穩定性意味著它存儲的電量遠遠高於快速降解的純硅負極，並且其存儲的電量比目前電池中使用的石墨負極高出三到五倍。
點評：筆者不知道該種新材料的正確讀法是什麼，但從該研究團隊的說法來看，該種新材料的最主要的作用就是克服硅碳負極在使用過程中的膨脹問題。當前國內已有多家負極材料企業在積極研發甚至已經量產了硅碳負極，並開始批量供貨，但還沒有大規模的應用於動力電池領域，主要問題還是硅碳負極的首效和膨脹問題還沒有完全攻克，如果該材料能夠成功應用，毫無疑問將大大加快硅碳負極的產業化進程。
03
現代投資固態電池現代汽車宣佈投資位於馬薩諸塞州的Ionic Materials公司，主要進行固態電池研發工作。
該公司利用離子材料來實現下一代的固態電池，其突破性聚合物是第一種在室溫下完全起作用的固體電解質，可與多種電極化學物質相容，以顯著提高電池的安全性，性能和生產成本。目前該公司已得到了韓國三星、英國戴森等科技大公司的投資。
點評：正如開頭所說，儘管固態電池被公認為是下一代的新型動力電池技術路線，但從當前的研究進展來看，固態電池的商業化路程還比較遙遠。不過，與電池企業相比，車企在固態電池領域的研究顯得更重視，以豐田為代表的日企最突出。當前，在固態電池項目中，日本正舉全國之力推進研發，寶馬公司也在攜手電池技術公司SolidPower共同研發全新的固態電池，但都沒有制定明確的商業化時間，短期內還是以鋰離子電池技術為主。
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